[发明专利]车辆预充电系统

说明书

本主题公开了一种车辆中的预充电系统。本主题具体地描述了用于减少由于电路中电容器负载(304)的存在而引起的浪涌电流的影响的系统和方法。控制器使用脉宽调制(PWM)信号(310)来控制占空比以限制峰值电流，并且防止由于突然的浪涌电流而可能导致的接触器损坏。

技术领域

本主题总体涉及一种车辆。更具体地但非排他地，本主题涉及一种系统，用于车辆的预充电系统。

背景技术

使用电池作为车辆运行的能源的车辆，由于对产生足够的牵引力的要求较高，一般采用高压电池组。电池组通常包括主接触器，以便将电池电源切换到负载。该电路包括一些电容，当接触器闭合时，这些电容会产生大量浪涌电流。为了克服浪涌电流，电路设置有预充电电路。预充电电路可以包括与接触器串联、跨接在接触器上的电阻器或电感器和诸如单结二极管之类的半导体设备的组合。

其他预充电技术可以包括增加整流器中的半导体设备(例如，晶闸管)的触发角，直到直流母线上的电容器充电到一定水平或者在直流电容器充电后经由接触器将具有接触器的电阻器与旁路电阻器并联连接。在另一种类型的预充电电路中可能涉及三相开关，该开关可以连接到直流母线以对直流母线进行预充电或断开直流母线。

附图说明

图1示出了包括本主题的示例性车辆的左视图。

图2示出了描绘本主题的基本部件的框图。

图3示出了包括本主题的电路层级图。

图4示出了本主题中所使用的系统的流程图。

具体实施方式

通常，在电气设备的能源充电或放电期间，在首次通电时一定数量的输入波形周期内，电气设备在接通时带来的最大瞬时输入电流可能是正常满载电流的数倍。这通常称为输入冲击电流或浪涌电流，并且由于较高的电容器初始功率负载，该输入冲击电流会在短时间内出现。因此，许多电路需要保护以避免这种浪涌电流。在频繁接通或关闭电气设备的情况下，浪涌电流的可能性会增加，这不利于系统的耐用性和安全性。

DC(直流)母线电容器通常与所有大功率电源一起存在以提供纹波电流。这些直流母线电容器将会消耗高浪涌电流，同时关闭主继电器接触器，该主继电器接触器将大功率电源连接到具有逆变电路桥的直流母线。这种浪涌电流会导致接触器和电源(通常是电池)出现高峰值，这会损坏或缩短两个系统的寿命。此外，接触器中的高浪涌电流会导致接触器材料的永久性焊接。由于电池单元上过电流应变，频繁的高浪涌电流问题会造成电池的寿命缩短。因此，为了避免这些高浪涌电流，预充电电路通常与主接触器并联使用。

典型的预充电电路可以由与电阻器串联的开关组成，该电阻器与主接触器并联连接。在接通主接触器之前，预充电开关是闭合的，并且电流流经预充电开关和电阻器。预计预充电过程会在短时间内完成，以便其他过程及时完成而不会造成任何损失或损坏。充电时间取决于RC(电阻-电容)时间常数。该预充电电阻器必须足够大以限制浪涌电流，这会导致不希望的较长延迟，并且直流母线电容必须具有相对较大的电容，根据公式1/2CV^2，这会导致高电容势能损失。此外，主直流母线上附加负载的存在会通过增加阻抗来影响预充电。

使用电阻器和使用诸如增加半导体设备的触发角之类的技术的设备和方法导致功率消耗和热耗散的增加。涉及一个或多个断路器以将驱动器与直流母线连接或断开的技术增加了整体尺寸。因此，需要提供一种改进的预充电系统，该预充电系统是紧凑的、有成本效益的且高效的，克服了现有技术中的所有上述问题和其他问题。

本主题提供一种预充电系统和方法，该预充电系统和方法被配置为自动检测直流母线电压，将直流母线电压与电池电压进行比较并防止由于一个或多个电容器的存在而导致突然的浪涌电流，从而防止对接触器继电器开关的潜在损坏。此外，本主题提供了一种控制器以监测耦合到逆变电路的电容器的充电。

本主题的另一实施例通过提供脉宽调制(PWM)信号以限制来自电池的峰值电流以及控制充电速率来经由控制器控制占空比。